Стенд для исследования вязкоупругих свойств металлов и сплавов с помощью зондового акустического метода



Стенд для исследования вязкоупругих свойств металлов и сплавов с помощью зондового акустического метода
Стенд для исследования вязкоупругих свойств металлов и сплавов с помощью зондового акустического метода
Стенд для исследования вязкоупругих свойств металлов и сплавов с помощью зондового акустического метода

 


Владельцы патента RU 2552600:

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПРИКЛАДНОЙ МАТЕМАТИКИ И АВТОМАТИЗАЦИИ КАБАРДИНО-БАЛКАРСКОГО НАУЧНОГО ЦЕНТРА РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК (RU)

Настоящее изобретение относится к области металлургии и машиностроения. Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является определение вязкоупругих свойств металлов с помощью зондового акустического метода. Стенд для исследования вязкоупругих свойств металлов состоит из задающего переменный сигнал генератора, индукционного механического осциллятора, упругий элемент которого изготовлен в виде тонкой металлической балки с закрепленным на ней ударным зондом, а также образца для исследования, к которому подведен пьезоэлектрический звукосниматель. Сигналы с генератора и звукоснимателя подаются на двухканальный компьютерный осциллограф. Техническим результатом является возможность безразрушительной диагностики вязкоупругих свойств металлов и сплавов с помощью измерения амплитуды акустических сигналов, возникающих при ударе зонда о поверхность твердого тела. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Настоящее изобретение относится к области металлургии и машиностроения.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является определение вязкоупругих свойств металлов с помощью зондового акустического метода.

Данная задача решается за счет того, что конструкция стенда для исследования вязкоупругих свойств металлов состоит из задающего переменный сигнал генератора, индукционного механического осциллятора, упругий элемент которого изготовлен в виде тонкой металлической балки с закрепленным на ней ударным зондом, а также образца для исследования, к которому подведен пьезоэлектрический звукосниматель. Сигналы с генератора и звукоснимателя подаются на двухканальный компьютерный осциллограф.

Сигнал с генератора может быть синусоидальной или прямоугольной формы.

Ударный зонд должен быть изготовлен из твердого материала, например корунда или алмаза.

Радиус кривизны кончика ударного зонда составляет 100 мкм или более.

Пьезоэлектрический звукосниматель устанавливается на поверхности исследуемого образца.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является возможность безразрушительной диагностики вязкоупругих свойств металлов и сплавов с помощью измерения амплитуды акустических сигналов, возникающих при ударе зонда о поверхность твердого тела.

Изобретение поясняется рисунками, на которых изображено:

на рис.1 - блок-схема стенда;

на рис.2 - осциллограммы сигналов;

на рис.3 - зависимость интенсивности акустической эмиссии от амплитуды колебаний зонда для некоторых металлов.

Конструкция стенда для исследования вязкоупругих свойств металлов состоит из следующих частей: генератор переменного сигнала 1; индукционный механический осциллятор 2, ударный зонд 3; исследуемый образец 4; пьезоэлектрический звукосниматель 5; двухканальный компьютерный осциллограф 6.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

С задающего генератора переменный сигнал синусоидальной формы подается на катушку индукционного механического осциллятора, упругий элемент которого изготовлен в виде тонкой металлической балки. В результате этого зонд, закрепленный на балке, совершает механические колебания, нанося удары по поверхности исследуемого образца. Амплитуда колебаний балки зависит от величины прикладываемого к катушке переменного напряжения. Звукосниматель измеряет интенсивность поверхностных звуковых волн, вызванных ударами зонда о поверхность образца. Сигналы с генератора и звукоснимателя подаются на двухканальный компьютерный осциллограф.

Акустический сигнал эмиссии в процессе измерений зависит от первоначального расстояния зонд - образец. Это расстояние устанавливается следующим образом. Колеблющийся с минимальной амплитудой зонд с помощью микровинта подводится к образцу, и при этом измеряется сигнал акустической эмиссии. Расстояние зонд - образец фиксируется в тот момент, когда интенсивность эмиссии достигает максимального значения.

Результатом измерений является зависимость амплитуды акустического сигнала, возникающего при ударе зонда о поверхность исследуемого образца, от амплитуды возбуждающего сигнала. Данная зависимость при малых амплитудах колебаний зонда является линейной. Угол наклона полученных характеристик определяет упругие свойства исследуемого образца (скорость поперечного звука и модуль упругости). Уменьшение амплитуды колебаний зонда со временем определяет вязкоупругие свойства образца. Величина, обратная логарифмическому декременту затухания, отчетливо коррелирует с модулем упругости исследуемого образца.

Таким образом, устройство позволяет достаточно просто измерять скорость звука и модуль упругости металлов и сплавов.

1. Стенд для исследования вязкоупругих свойств металлов, характеризующийся тем, что состоит из задающего переменный сигнал генератора, индукционного механического осциллятора, упругий элемент которого изготовлен в виде тонкой металлической балки с закрепленным на ней ударным зондом, а также образца для исследования, к которому подведен пьезоэлектрический звукосниматель, причем сигналы с генератора и звукоснимателя подаются на двухканальный компьютерный осциллограф.

2. Стенд для исследования свойств металлов по п.1, отличающийся тем, что переменный сигнал генератора может быть синусоидальной или прямоугольной формы.

3. Стенд для исследования свойств металлов по п.1, отличающийся тем, что ударный зонд изготовлен предпочтительно из корунда или алмаза.

4. Стенд для исследования свойств металлов по п.1, отличающийся тем, что радиус кривизны кончика ударного зонда предпочтительно 100 мкм или более.

5. Стенд для исследования свойств металлов по п.1, отличающийся тем, что пьезоэлектрический звукосниматель устанавливается предпочтительно на поверхности исследуемого образца.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к машиностроению, в частности к испытаниям смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ), используемых при резании материалов. Способ оценки технологической эффективности смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ), по которому осуществляют измерение действительного коэффициента трения в течение 10-20 с применением оцениваемой СОЖ и без нее, максимальную скорость охлаждения температурного датчика в испытываемой СОЖ и на воздухе (без СОЖ) от температуры, возникающей в зоне резания, до комнатной температуры.

Изобретение относится к области приборного исследования строительных материалов путем определения их физических свойств, в частности к исследованию реологических свойств текучих сред (предельного сопротивления сдвига, вязкости, градиента скорости деформирования) и анализа материалов путем определения их текучести и может быть использовано для определения реологических свойств у различных формовочных смесей специальных бетонов, оценки этих свойств и классификации смесей по реологическим свойствам.

Изобретение относится к области физической и коллоидной химии (физико-химических измерений), а более конкретно - к способам определения точки (момента) потери текучести методом вибрационной вискозиметрии, и позволяет определить точку гелеобразования путем измерения вязкости (механического сопротивления) в сосудах различного размера.

Настоящее изобретение относится, в общем, к тестированию вязкости скважинных текучих сред и, конкретнее, к вискозиметрам с вибрирующим проводом. Предложен вискозиметр с вибрирующим проводом.

Изобретение относится к области биомедицинских технологий и может быть использовано для измерения вязкости крови в процессе забора крови из кровеносного сосуда для проведения анализов крови.

Изобретение относится к области анализа физических свойств жидкостей. Устройство содержит емкость со шкалой для отбора пробы с размещенным в ней штоком с поршнем, программно-аппаратный комплекс для измерения времени и температуры, трубку для пропускания жидкости в емкость при отборе пробы для определения условной вязкости, термистор, который может быть установлен на трубке при определении микропенетрации, деэмульгирующей способности и показателя динамики нагрева жидкости, конус, который может быть установлен вместо поршня на шток с помощью резьбы при определении микропенетрации, пробку или крышку, которая может быть установлена на штуцер емкости вместо трубки при определении микропенетрации и деэмульгирующей способности, и подставку для установки емкости.

Изобретение относится к области биомедицинских технологий, касается способа определения коэффициента вязкости крови с использованием стандартного медицинского лабораторного оборудования, которое может быть использовано для гемореологического экспресс-анализа, непосредственно во время процедуры забора крови для лабораторных анализов осуществлять определение (замер) вязкости крови - важного информативного и диагностического показателя как самой крови и сосудистой системы, так и некоторых органов, изменяющих при заболеваниях реологические свойства крови.

Изобретение предназначено для применения в химической промышленности, агропромышленном комплексе, производстве строительных материалов и других отраслях. Способ определения коэффициента неоднородности смеси трудноразделимых сыпучих материалов включает подсчет числа проб, минимально допустимого веса пробы, отбор проб смеси и ее компонентов.

Изобретение относится к области определения физико-механических свойств порошкообразных материалов - текучести, то есть способности порошка протекать через данное сечение в единицу времени под воздействием движущей силы.

Изобретение относится к технической физике, а именно к способам контроля и измерения физических параметров веществ, и предназначено для экспресс-диагностики однородности высокотемпературных металлических расплавов на основе Fe, Со, Ni в условиях цеха, путем бесконтактного определения вязкости этих расплавов посредством измерения параметров затухания крутильных колебаний тигля с образцом сплава в измерительной установке.

Изобретения относятся к измерительной технике, а именно к способам и устройствам для определения различных параметров жидкостей, в частности нефтепродуктов, хранимых или перевозимых в резервуарах, и могут быть использованы в системах определения объема и массы жидкостей. Датчик характеристик среды с вибрационным чувствительным элементом и встроенным термопреобразователем перемещают в исследуемой жидкости на различных уровнях погружения и измеряют плотность и вязкость жидкости, контролируя изменение частоты колебаний чувствительного элемента датчика, одновременно измеряя температуру жидкости. Измерение уровня производят путем подсчета количества сигналов за определенную длину перемещения датчика. Обрабатывая данные плотности, вязкости и температуры определяют такие параметры жидкости, как уровни ее расслоения и уровни границ раздела сред жидкость/воздух, нефтепродукт/подтоварная вода. Устройство для реализации способа содержит датчик 1, состоящий из вибродатчика 1.1 и термопреобразователя 1.2. Датчик 1 прикреплен к ленточному кабелю 2, наматываемому на барабан 3, который вращается шаговым двигателем 4. Кабель 2 при своем протягивании вращает измерительное колесо 5 с энкодером 6. Кабель 2 снабжен индуктивным датчиком 7 натяжения и датчиком 8 верхнего положения. Другой конец кабеля 2 соединен с электронным блоком 9. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей и области применения. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретения могут быть использованы в коксохимической промышленности. Способ подготовки угля для получения кокса включает набивание угля в емкость для получения образца, на который помещают материал, имеющий сквозные отверстия, проходящие сверху донизу, нагревают полученный образец и измеряют расстояние проникновения, на которое расплавленный образец проникает внутрь указанных сквозных отверстий. Расстояние проникновения индивидуальной марки угля устанавливают на заданном значении или на значении, меньшем, чем заданное. Заданное значение расстояния проникновения марки угля, который должен быть подготовлен, определяют по уравнениям: расстояние проникновения = 1,3 х а х logMFc (1) или расстояние проникновения = а' х logMFc+b(2), где а и а' постоянные, составляющие от 0,7 до 1,0 от коэффициента logMF, полученного с помощью измерения расстояния проникновения, и значения logMF, по меньшей мере, одного из углей, который удовлетворяет условию logMF < 2,5, и построения линии регрессии, которая проходит через начало координат, с использованием измеренных значений, и где MFc представляет собой максимальную текучесть по Гизелеру для угля, который должен быть подготовлен, а где b представляет собой постоянную, определенную с помощью среднего значения стандартного отклонения расстояния проникновения или больше и среднего значения, умноженного на 5, или меньше. Заданное значение расстояния проникновения должно составлять 15 мм или должно представлять собой среднее значение расстояния проникновения видов угля, умноженное на 2, или больше. Изобретения позволяют более точно оценить термопластичность угля и спекающей добавки и получить высокопрочный металлургический кокс. 8 н. и 20 з.п. ф-лы, 8 ил., 4 табл., 1 пр.

Изобретения могут быть использованы в коксохимической промышленности. Способ оценки термопластичности углей или спекающих добавок включает набивку угля или спекающей добавки в емкость с получением образца, размещение слоя набивки из частиц на образце, нагрев образца с поддержанием при этом образца и слоя набивки при постоянном объеме или с приложением постоянной нагрузки на слой набивки, измерение расстояния проникновения, представляющее собой термопластичность угля, на которое расплавленный образец проникает в полости слоя набивки, и оценку термопластичности образца с использованием измеренного значения. Способ получения кокса включает измерение расстояния проникновения, которое представляет собой термопластичность угля, по отношению к углю или углям, которые должны быть добавлены к смеси коксующихся углей и которые имеют логарифмическое значение максимальной текучести по Гизелеру, logMF, не меньше чем 3,0. Определяют отношение смешивания посредством определения пропорций углей, имеющих логарифмическое значение максимальной текучести по Гизелеру, logMF, не меньше чем 3,0, таким образом, чтобы средневзвешенное значение измеренного расстояния или расстояний проникновения было не больше 17 мм. Изобретения позволяют более точно оценить термопластичность угля и спекающей добавки и получить высокопрочный металлургический кокс. 5 н. и 17 з.п. ф-лы, 12 ил., 5 табл., 4 пр.

Настоящее изобретение касается расчета измерительной системой вязкости жидкости, подаваемой с измерительной системы на диагностический анализатор. Способ расчета вязкости жидкости в зонде, предназначенном для аспирации или дозирования, содержащий этапы, на которых: измеряют эталонное давление (Pэт., Pref), представляющее собой давление в измерительном наконечнике при отсутствии дозирования или аспирации. Затем производят дозирование или аспирацию жидкости при наличии объема воздуха между жидкостью и механизмом насоса зонда; прекращают аспирацию или дозирование. Далее измеряют давление (Pпрекр., Pstop) в наконечнике в момент времени (t), который представляет собой момент прекращения аспирации или дозирования. Затем измеряют давление (Pпрекр.', Pstop') в наконечнике в момент времени (t'), имеющий место после момента времени t и рассчитывают вязкость как функцию Pэт., Pпрекр. и Pпрекр.'. Техническим результатом является обеспечение возможности расчета вязкости при сравнительно малых объемах жидкости, в частности, в процессе измерения характеристик жидкости в диагностическом анализаторе, а также повышение точности. 3 н. и 18 з.п. ф-лы, 15 ил.

Изобретение относится к технической физике, а именно к способам и устройствам контроля физических параметров: вязкости, электропроводности, плотности, поверхностного натяжения у образцов металлических расплавов. Оно может быть использовано на металлургических предприятиях, в исследовательских центрах, при выполнении лабораторных работ в вузах. Предложенный способ, основанный на измерении параметров на одной из обмоток силового трансформатора, отличается тем, что измеренные параметры сравнивают с заранее заданной пороговой величиной, при достижении электрическим параметром пороговой величины принимают решение о прекращении работы нагревателя и его замены. Устройство, содержащее нагреватель, силовой трансформатор, терморегулятор, блок контроля параметров, подключенный к одной из обмоток силового трансформатора, датчик температуры, термопара, компьютер, соединенный с терморегулятором, датчиком температуры и блоками контроля электрических параметров, отличается тем, что в него введено устройство сравнения из двух блоков с регулируемыми порогами, мультиплексор, дифференцирующий блок, логическое устройство И, сигнальные входы мультиплексора соединены с блоком контроля параметров, его управляющий вход соединен с компьютером, а выходная шина соединена с одним из входов И, другой вход которого соединен с датчиком температуры, параллельно подключенным к одному из входов дифференцирующего блока и компьютеру, другой вход дифференцирующего блока соединен с выходом И, выходы блоков сравнения подключены к компьютеру, вход одного из блоков сравнения соединен с выходом дифференцирующего блока, вход другого блока сравнения соединен с выходом логического устройства И. Техническим результатом изобретения является устранение непредсказуемого прерывания экспериментов, ускорение, упрощение и удешевление экспериментов. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение предоставляет датчик для расходомера, который может использоваться в различных устройствах для измерений параметров потока, использующих полупроводниковые либо керамические терморезисторы. Изобретение включает устройство для определения расхода потока жидкости, проходящего в трубе, изготовленной из материла, имеющего низкую теплопроводность, имеющее датчик, расположенный по меньшей мере частично внутри стенки трубы, при этом часть датчика, по сути, параллельна внутренней поверхности стенки, при этом датчик в рабочем состоянии соединен с управляющим и отображающим устройством. Датчик содержит печатную плату (РСВ), на которой установлены по меньшей мере два терморезистора: верхний по потоку терморезистор, служащий для базовых измерений, и расположенный на расстоянии нижний по потоку терморезистор с самоподогревом. Управляющее и отображающее устройство периодически измеряет электрическое сопротивление терморезисторов для формирования сигналов, которые обрабатываются электронными средствами управляющего и отображающего устройства для указания значений расхода потока. Технический результат - повышение точности измерения, надежности работы и расширение области применения. 8 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к области микрофлюидики и может быть использовано для создания течения в капле жидкости и перемешивания жидкостей в малых объемах. Предложенный способ заключается в том, что каплю жидкости, в которой нужно создать течение, помещают на горизонтально расположенную тонкую упругую пластину со свободными краями, в которой возбуждают изгибные колебания с частотой собственных колебаний в интервале звуковых и ультразвуковых частот пьезоэлектрическим преобразователем. Из-за передачи капле жидкости распределенных колебаний пластины капля перемещается на участок поверхности с пучностью изгибных колебаний в пластине. С увеличением амплитуды колебаний пластины в капле жидкости возникают течения, направленные в нижнем слое капли в сторону центра пучности изгибных колебаний пластины. Течение в капле жидкости возникает за счет градиента давления, создаваемого в капле распределенными колебаниями поверхности пластины, амплитуда которых в центре пучности колебаний пластины оказывается максимальной. Техническим результатом является упрощение и увеличение эффективности способа создания течения в капле жидкости. 2 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к бесконтактным аэродинамическим способам контроля поверхностного натяжения жидкостей, и может найти применение в химической промышленности и энергетике. Способ измерения поверхностного натяжения жидкости заключается в формировании углубления на поверхности жидкости под действием струи газа, измерении высоты углубления, изменении интенсивности струйного воздействия, измерении высоты полученного углубления и определении поверхностного натяжения по результатам двух измерений высоты углубления. Техническим результатом является обеспечение контроля поверхностного натяжения в производственных условиях с высокой точностью вследствие снижения влияния на результат измерения плотности жидкости, что достигается за счет измерения двух различных значений высоты углубления при двух значениях силы действия газовой струи. 1 ил.

Изобретение относится к области технической физики, а именно к технике определения вязкостных свойств жидких сред. Вискозиметр содержит вертикальный калиброванный капилляр, заполненный исследуемой жидкостью. Внутри капилляра с зазором помещена калиброванная игла. Техническим результатом является повышение точности определения вязкостных свойств жидких сред. 2 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для определения вязкости текучей среды. Предложены измерительное электронное устройство (20) и способ получения вязкости текучей среды потока при заданной эталонной температуре. Измерительное электронное устройство (20) содержит интерфейс (201), выполненный с возможностью обмена сообщениями, систему (204) хранения, выполненную с возможностью хранения заданной эталонной температуры (211), измеренной вязкости (214) текучей среды, измеренной температуры (215) текучей среды и данных (218) отношения температуры и вязкости, которые связывают температуру с вязкостью в заданном диапазоне температур текучей среды потока, и систему (203) обработки, соединенную с интерфейсом (201) и с системой (204) хранения. При этом система (203) обработки выполнена с возможностью получения измеренной температуры (215) текучей среды, получения измеренной вязкости (214) текучей среды и формирования вязкости (227) при эталонной температуре с использованием измеренной вязкости (214) текучей среды и данных (218) отношения температуры и вязкости, при этом сформированная вязкость (227) при эталонной температуре соответствует заданной эталонной температуре (211). Технический результат - повышение точности получаемых данных. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 8 ил.
Наверх